DE102010027167A1 - Communication system for isochronous transmission of real time-critical data telegram in isochronous real-time-domain to control industrial drive system in automation surrounding area, has microprocessor controlling forwarding of telegram - Google Patents

Communication system for isochronous transmission of real time-critical data telegram in isochronous real-time-domain to control industrial drive system in automation surrounding area, has microprocessor controlling forwarding of telegram Download PDF

Info

Publication number
DE102010027167A1
DE102010027167A1 DE201010027167 DE102010027167A DE102010027167A1 DE 102010027167 A1 DE102010027167 A1 DE 102010027167A1 DE 201010027167 DE201010027167 DE 201010027167 DE 102010027167 A DE102010027167 A DE 102010027167A DE 102010027167 A1 DE102010027167 A1 DE 102010027167A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
time
real
critical data
communication
telegram
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201010027167
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010027167B4 (en
Inventor
Gunnar Lessmann
Carsten Pieper
Sebastian Schriegel
Eugen Breit
Markus Schumacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority to DE201010027167 priority Critical patent/DE102010027167B4/en
Priority to US13/809,195 priority patent/US9270481B2/en
Priority to ES11731265.2T priority patent/ES2567268T3/en
Priority to PCT/EP2011/003380 priority patent/WO2012007128A1/en
Priority to EP11731265.2A priority patent/EP2594040B1/en
Priority to CN201180034777.4A priority patent/CN103081414B/en
Publication of DE102010027167A1 publication Critical patent/DE102010027167A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010027167B4 publication Critical patent/DE102010027167B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40026—Details regarding a bus guardian
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/403—Bus networks with centralised control, e.g. polling
    • H04L12/4035—Bus networks with centralised control, e.g. polling in which slots of a TDMA packet structure are assigned based on a contention resolution carried out at a master unit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40221—Profibus

Abstract

The system (5) has a timer synchronized with other timers (57, 67) of communication equipments (50, 60). An evaluating device evaluates a transmission time point of a real time-critical data telegram that is received by a computer (10). A microprocessor controls forwarding of the real time-critical data telegram to the communication equipments in an Ethernetdata network i.e. isochronous real-time-domain (40). An isochronous real time-bridge device (30) reads information from a utility data field of the data telegram. An independent claim is also included for a method for isochronous transmission of data within a real time-controlled Ethernet data network.

Description

Die Erfindung betrifft sowohl ein Kommunikationssystem als auch ein Verfahren zur isochronen Übertragung von echtzeitkritischen Daten über ein echtzeitgesteuertes Ethernet-Datennetz, welches wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung mit einem synchronisierten Zeitgeber aufweist und dazu ausgebildet ist, echtzeitkritische Datentelegramme unter Anwendung einer geplanten Echtzeitsteuerung zu übertragen.The invention relates both to a communication system and to a method for isochronous transmission of real-time critical data via a real-time-controlled Ethernet data network, which has at least a first communication device with a synchronized timer and is adapted to transmit real-time critical data telegrams using a planned real-time control.

Ein solches echtzeitgesteuertes Ethernet-Datennetz wird beispielsweise durch den PROFINET IRT Standard definiert.Such a real-time-controlled Ethernet data network is defined, for example, by the PROFINET IRT standard.

Seit geraumer Zeit werden in Automatisierungssystemen Ethernet-basierte Datennetze als Feldbusse eingesetzt, welche Zykluszeiten von einigen Millisekunden ermöglichen. Allerdings gibt es Anwendungen, wie zum Beispiel die Steuerung komplexer Antriebssysteme, die deutlich kürzere Kommunikationszyklen, zum Beispiel im Millisekunden-Bereich, erfordern. Die Steuerung von Antriebssystemen ist extrem zeitkritisch, das heißt sie müssen zu bestimmten Zeiten angesteuert werden, um Fehlfunktionen zu verhindern. Benötig wird also ein Kommunikationssystem, welches echtzeitkritische Daten in kurzen Kommunikationszyklen übertragen kann.For some time now, Ethernet-based data networks have been used in automation systems as fieldbuses, which enable cycle times of a few milliseconds. However, there are applications, such as the control of complex drive systems, which require significantly shorter communication cycles, for example in the millisecond range. The control of drive systems is extremely time-critical, that is, they must be controlled at certain times to prevent malfunction. What is needed is a communication system that can transmit real-time critical data in short communication cycles.

Um die Ethernet-Technologie in echtzeitkritischen Systemen verwenden zu können, wurde der oben erwähnte PROFINET IRT Standard eingeführt. Die Buchstaben IRT stehen hierbei für Isochronous Real Time, also einer Technik, die eine taktgesteuerte Datenübertragung in Echtzeit ermöglicht.In order to use the Ethernet technology in real-time critical systems, the above-mentioned PROFINET IRT standard was introduced. The letters IRT stand for Isochronous Real Time, a technique that allows a clock-controlled data transmission in real time.

PROFINET IRT Systeme ermöglichen es, echtzeitkritische und nicht echtzeitkritische Daten in Kommunikationszyklen einstellbarer zeitlicher Länge über ein schaltbares Ethernet-Datennetz zu übertragen. Hierzu wird jeder Kommunikationszyklus in einen ersten Zeitbereich, in welchem echtzeitkritische Daten übertragen werden können, und in einen zweiten Zeitbereich, in welchem nicht echtzeitkritische Daten übertragen werden können, unterteilt. Um die erforderliche Zeitgenauigkeit in einem solchen System gewährleisten zu können, werden die Zeitpunkte zum Senden oder Weiterleiten der echtzeitkritischen Daten oder echtzeitkritischen Datentelegramme zeitlich geplant. Der PROFINET IRT Standard sieht hierzu vor, dass in allen beteiligten Koppeleinrichtungen und Teilnehmern, welche echtzeitkritische Datentelegramme weiterleiten, senden und/oder empfangen können, die Weiterleitungs-, Sende- und Empfangszeitpunkte der zu übertragenden echtzeitkritischen Datentelegramme abgelegt werden, und zwar vorteilhafter Weise vor Beginn der Datenübertragung. Koppeleinrichtungen und Teilnehmer müssen daher in der Lage sein, PROFINET-IRT Datentelegramme im Millisekunden-Bereich weiterzuleiten bzw. zu senden. Um die exakt geplanten Sende- oder Weiterleitungszeiten einhalten zu können, benötigen die Koppeleinrichtungen und Teilnehmern spezielle Hardwarekomponenten, die auf dem Markt erhältlich sind. Insbesondere verfügt jede IRT-fähige Koppeleinrichtung und jeder IRT-fähige Teilnehmer über eine eigene Uhr, die unter Anwendung eines an sich bekannten standardisierten Verfahrens miteinander synchronisiert werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise durch die Norm IEEE 1588 definiert. Um die erforderliche Zeitgenauigkeit innerhalb PROFINET IRT Systems nicht zu stören oder zu gefährden, dürfen zwischen den IRT-fähigen Koppeleinrichtungen und IRT-fähigen Teilnehmern keine nicht IRT-fähigen Einrichtungen, wie zum Beispiel Standard-Ethernetgeräte verwendet werden.PROFINET IRT systems make it possible to transmit real-time-critical and non-real-time-critical data in communication cycles of adjustable length over a switchable Ethernet data network. For this purpose, each communication cycle is subdivided into a first time range in which real-time-critical data can be transmitted, and into a second time range in which non-real-time critical data can be transmitted. In order to ensure the required time accuracy in such a system, the times for sending or forwarding the real-time critical data or real-time critical data telegrams are scheduled. For this purpose, the PROFINET IRT standard stipulates that the forwarding, transmitting and receiving times of the real-time-critical data telegrams to be transmitted can be stored in all the participating switching devices and subscribers which forward, send and / or receive real-time data telegrams, advantageously before the start the data transmission. Coupling devices and subscribers must therefore be able to forward or send PROFINET-IRT data telegrams in the millisecond range. In order to meet the precisely planned transmission or forwarding times, the coupling devices and subscribers require special hardware components that are available on the market. In particular, each IRT-capable coupling device and each IRT-enabled subscriber has its own clock, which are synchronized with one another using a standardized method known per se. Such a method is for example by the Standard IEEE 1588 Are defined. In order not to disturb or endanger the required time accuracy within PROFINET IRT system, no non-IRT-capable devices such as standard Ethernet devices may be used between the IRT-capable coupling devices and IRT-capable stations.

Der detaillierte Aufbau und die Funktionsweise eines solchen echtzeitgesteuerten Ethernet-Datennetzes gemäß dem PROFINET IRT Standard sind zum Beispiel in der EP 1 388 238 B1 offenbart und dem Fachmann hinlänglich bekannt.The detailed structure and operation of such a real-time-controlled Ethernet data network according to the PROFINET IRT standard are, for example, in EP 1 388 238 B1 disclosed and well known to those skilled in the art.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationssystem sowie ein Verfahren zur isochronen Datenübertragung bereitzustellen, mit denen auch Komponenten, die nicht zu einer echtzeitgesteuerten Datenübertragung fähig sind, echtzeitkritische Daten über ein echtzeitgesteuertes Ethernet-Datennetz übertragen können, ohne dass die für die echtzeitkritische Datenübertragung erforderliche Zeitgenauigkeit beeinträchtigt wird.The invention is based on the object of providing a communication system and a method for isochronous data transmission with which even components that are not capable of real-time-controlled data transmission can transmit real-time critical data via a real-time-controlled Ethernet data network without the need for real-time critical data transmission required time accuracy is impaired.

Ein Kerngedanke der Erfindung ist darin zu sehen, herkömmliche Kommunikationseinrichtungen, wie Computer und dergleichen, welche nicht zu einer echtzeitgesteuerten Datenübertragung fähig sind und trotzdem echtzeitkritische Daten übertragen möchten, über eine spezielle Brückeneinrichtung an ein echtzeitgesteuertes Ethernet-Datennetz, wie zum Beispiel ein PROFINET IRT System, anzubinden. Solche Kommunikationseinrichtungen verfügen lediglich über eine Kommunikationsschnittstelle, wie zum Beispiel eine Standard-Ethernetschnittstelle, welche nicht zur Übertragung von echtzeitkritischen Daten mit der hierfür erforderlichen Zeitgenauigkeit geeignet ist. Zudem können insbesondere Standard-Ethernet-Kommunikationseinrichtungen häufig auch nicht durch zusätzliche Steckkarten erweitert werden, da wegen der tiefen Integration von Ethernet-Schnittstellen keine Erweiterungssteckplätze mehr verfügbar sind.A key idea of the invention is to provide conventional communication devices, such as computers and the like, which are not capable of real-time data transmission and yet transmit real-time critical data, via a dedicated bridge device to a real-time controlled Ethernet data network, such as a PROFINET IRT system to tie up. Such communication devices have only a communication interface, such as a standard Ethernet interface, which is not suitable for the transmission of real-time critical data with the time accuracy required for this purpose. In addition, standard Ethernet communication devices in particular can often not be extended by additional plug-in cards, since due to the low integration of Ethernet interfaces no expansion slots are more available.

Das oben genannte technische Problem wird zum einen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The above technical problem is solved on the one hand by the features of claim 1.

Danach ist ein Kommunikationssystem zur isochronen Datenübertragung vorgesehen, welches ein echtzeitgesteuertes Ethernet-Datennetz mit wenigstens einer ersten Kommunikationseinrichtung umfasst, die jeweils einen synchronisierten Zeitgeber aufweisen. Die ersten Kommunikationseinrichtungen sind dazu ausgebildet, echtzeitkritische Datentelegramme unter Anwendung einer geplanten Echtzeitsteuerung zu übertragen. Angemerkt sei, dass die erste Kommunikationseinrichtung als Koppeleinrichtung, als ein Teilnehmer oder als eine Komponente ausgebildet sein kann, die einen Teilnehmer mit integrierter Koppeleinrichtung aufweist. Weiterhin umfasst das Kommunikationssystem wenigstens eine mit dem echtzeitgesteuerten Ethernet-Datennetz verbundene Brückeneinrichtung. Wenigstens eine zweite Kommunikationseinrichtung ist über eine nicht echtzeitgesteuerte Kommunikationsverbindung mit der Brückeneinrichtung verbunden. Eine solche Kommunikationsverbindung kann eine Standard-Ethernetverbindung sein. Die zweite Kommunikationseinrichtung weist eine Einrichtung zum Bereitstellen von echtzeitkritischen Datentelegrammen, in denen jeweils ein vorbestimmter Sendezeitpunkt enthalten ist, und eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung echtzeitkritischen Datentelegramme zur Brückeinrichtung auf. Die Kommunikationsschnittstelle, wie zum Beispiel eine Standard-Ethernetschnittstelle, eine USB-, eine WLAN-, eine FireWire- oder PCI-Schnittstelle, unterstützen keine echtzeitgesteuerte Datenübertragung. Die Brückeneinrichtung wiederum enthält einen Zeitgeber, der mit den Zeitgebern der ersten Kommunikationseinrichtzungen synchronisiert, zum Bespiel zeit- oder zyklussychnchronisert ist. Weiterhin enthält die Brückeneinrichtung eine Einrichtung zum Auswerten des Sendezeitpunktes eines von der zweiten Kommunikationseinrichtung kommenden echtzeitkritischen Datentelegramms sowie eine Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Sendezeitpunkt die Weiterleitung des dazugehörenden echtzeitkritischen Datentelegramms an die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung des Ethernet-Datennetzes steuert.Thereafter, a communication system for isochronous data transmission is provided which a real-time-controlled Ethernet data network comprising at least a first communication device, each having a synchronized timer. The first communication devices are designed to transmit real-time-critical data telegrams using a planned real-time control. It should be noted that the first communication device can be designed as a coupling device, as a subscriber or as a component having a subscriber with integrated coupling device. Furthermore, the communication system comprises at least one bridge device connected to the real-time-controlled Ethernet data network. At least one second communication device is connected to the bridge device via a non-real-time controlled communication link. Such a communication connection may be a standard Ethernet connection. The second communication device has a device for providing real-time-critical data telegrams, in each of which a predetermined transmission time is contained, and a communication interface for transmitting real-time-critical data telegrams to the bridging device. The communication interface, such as a standard Ethernet interface, USB, WLAN, FireWire or PCI interface, does not support real-time data transfer. The bridge device, in turn, contains a timer that is synchronized with the timers of the first communication devices, for example, time-synchronized or cycle-synchronized. Furthermore, the bridge device contains a device for evaluating the transmission time of a real-time critical data telegram coming from the second communication device and a control device which controls the forwarding of the associated real-time critical data telegram to the at least one first communication device of the Ethernet data network in dependence on the evaluated transmission time.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass unter einer isochronen Datenübertragung eine Übertragung von Daten in Kommunikationszyklen mit einer vorgegebenen, einstellbaren Zeitdauer verstanden wird. Ein Vorteil dieses Kommunikationssystems ist darin zu sehen, dass die zweite, nicht echtzeitsteuerbare Kommunikationseinrichtung echtzeitkritische Daten in das echtzeitgesteuerte Ethernet-Datennetz senden kann, ohne dass die für das echtzeitgesteuerte Ethernet-Datennetz geforderte Zeitgenauigkeit gestört wird. Betont sei an dieser Stelle, dass die Brückeneinrichtung zum Weiterleiten der von der ersten Kommunikationseinrichtung kommenden echtzeitkritischen Datentelegramme keinen Sendezeitplan benötigt.It should be noted at this point that an isochronous data transmission means a transmission of data in communication cycles with a predetermined, adjustable period of time. An advantage of this communication system is the fact that the second, not real-time-controllable communication device can send real-time critical data into the real-time-controlled Ethernet data network, without the time accuracy required for the real-time-controlled Ethernet data network being disturbed. It should be emphasized at this point that the bridge device does not require a transmission schedule for forwarding the real-time-critical data telegrams coming from the first communication device.

Um bei einem hohen Datenverkehr die Weiterleitung ankommender echtzeitkritischer Datentelegramme in der Brückeneinrichtung flexibel steuern zu können, ist vorteilhafter Weise in den von der zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegrammen jeweils noch eine Phaseninformation enthalten. Die Phaseninformation, auch Zyklusnummer genannt, bezeichnet einen bestimmten Kommunikationszyklus innerhalb des Ethernet-Datennetzes. Der ebenfalls in einem solchen echtzeitkritischen Datentelegramm übertragene Sendezeitpunkt gibt somit den Sendezeitpunkt bezüglich des definierten Kommunikationszyklus an. Auf diese Weise können zusammengehörende echtzeitkritische Daten in mehreren Kommunikationszyklen gesendet werden. Die Auswerteeinrichtung ist hierzu zum Auswerten der Phaseninformation eines empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramms ausgebildet. Die Steuereinrichtung der Brückeneinrichtung steuert in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Sendezeitpunkt und der ausgewerteten Phaseninformation die Weiterleitung des dazugehörende echtzeitkritischen Datentelegramms in dem gewünschten Kommunikationszyklus zu der wenigstens einen ersten Kommunikationseinrichtung.In order to be able to flexibly control the forwarding of incoming real-time-critical data telegrams in the bridge device in the event of a high data traffic, phase information is advantageously still contained in the real-time-critical data telegrams provided by the second communication device. The phase information, also called cycle number, designates a specific communication cycle within the Ethernet data network. The transmission time also transmitted in such a real-time critical data telegram thus indicates the transmission time point with respect to the defined communication cycle. In this way, related real time critical data can be sent in multiple communication cycles. For this purpose, the evaluation device is designed to evaluate the phase information of a received real-time-critical data telegram. The control device of the bridge device controls depending on the evaluated transmission time and the evaluated phase information, the forwarding of the associated real-time critical data telegram in the desired communication cycle to the at least one first communication device.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das echtzeitgesteuerte Ethernet-Datennetz eine PROFINET IRT basiertes Ethernet-Datennetz bildet. Das PROFINET IRT Ethernet-Datennetz wird nachfolgend auch als IRT Domäne bezeichnet.An advantageous embodiment provides that the real-time-controlled Ethernet data network forms a PROFINET IRT-based Ethernet data network. The PROFINET IRT Ethernet data network is also referred to below as the IRT domain.

In diesem Fall sind die ersten Kommunikationseinrichtungen gemäß dem PROFINET IRT Standard ausgebildet. Weiterhin weisen die von der zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme eine Datenstruktur gemäß dem PROFINET IRT Standard auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass die von der zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme unverändert in das Ethernet-Datennetz weitergeleitet werden können.In this case, the first communication devices are designed according to the PROFINET IRT standard. Furthermore, the real-time-critical data telegrams provided by the second communication device have a data structure in accordance with the PROFINET IRT standard. This ensures that the real-time-critical data telegrams provided by the second communication device can be forwarded unchanged into the Ethernet data network.

Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Sendezeitpunkt und/oder die Phaseninformation an einer vorbestimmten Stelle des Nutzdatenfeldes eines jeweiligen echtzeitkritischen Datentelegramms stehen. Hierzu wird der Beginn der Nutzdaten entsprechend projektiert und die erste Kommunikationseinrichtung kann diese Information einfach ausblenden.This is achieved in particular by virtue of the fact that the transmission time and / or the phase information are at a predetermined point in the user data field of a respective real-time-critical data telegram. For this purpose, the beginning of the user data is configured accordingly and the first communication device can simply hide this information.

Um die in der Brückeneinrichtung ankommenden echtzeitkritischen Datentelegramme gezielt weiterleiten zu können, können in den von der zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegrammen jeweils die Nummer eines vorbestimmten Ausgangsports der Brückeneinrichtung enthalten sein. Dadurch wird erreicht, dass die Brückeneinrichtung empfangene echtzeitkritische Datentelegramme zum Sendezeitpunkt auf den ausgewählten Ausgangsports ausgeben kann.In order to be able to forward the real-time-critical data telegrams arriving in the bridge device in a targeted manner, the number of a predetermined output port of the bridge device can in each case be contained in the real-time-critical data telegrams provided by the second communication device. This will achieved that the bridge device can output received real-time critical data telegrams at the time of transmission on the selected output ports.

Um einen kompakten Aufbau des Kommunikationssystems zu ermöglichen, kann die Brückeneinrichtung in einer ersten Kommunikationseinrichtung implementiert sein.In order to enable a compact construction of the communication system, the bridge device can be implemented in a first communication device.

Zudem kann die Brückeneinrichtung auch die Funktion eines PROFINET Synchronisationsmasters oder Synchronisationsslaves ausführen.In addition, the bridge device can also perform the function of a PROFINET synchronization master or synchronization slave.

Die Brückeneinrichtung weist ferner eine Speichereinrichtung zum Zwischenspeichern von echtzeitkritischen Datentelegrammen der zweiten Kommunikationseinrichtung auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass in der Brückeneinrichtung keine weiterzuleitenden echtzeitkritischen Datentelegramme verloren gehen, wenn zum Beispiel mehr echtzeitkritische Datentelegramme ankommen als abgesendet werden.The bridge device furthermore has a memory device for temporarily storing real-time-critical data telegrams of the second communication device. This ensures that no real-time-critical data telegrams to be forwarded are lost in the bridge device if, for example, more real-time-critical data telegrams arrive than are sent.

Um auch eine Datenübertragung von der ersten zur zweiten Kommunikationseinrichtung zu ermöglichen, ist die Brückeneinrichtung zum Empfang echtzeitkritischer Datentelegramme, welche von der ersten Kommunikationseinrichtung erzeugt werden, und zum Weiterleiten dieser echtzeitkritischen Datentelegramme zur zweiten Kommunikationseinrichtung ausgebildet ist.In order to also enable data transmission from the first to the second communication device, the bridge device is designed to receive real-time-critical data telegrams, which are generated by the first communication device, and to forward these real-time-critical data telegrams to the second communication device.

Damit in diesem Fall die zweite Kommunikationseinrichtung den Empfangszeitpunkt eines echtzeitkritischen Datentelegramms ermitteln kann, ist die Brückeneinrichtung dazu ausgebildet ist, den Empfangszeitpunkt in ein von der ersten Kommunikationseinrichtung kommendes zeitkritisches Datentelegramm zu schreiben.So that in this case the second communication device can determine the reception time of a real-time-critical data telegram, the bridge device is designed to write the reception time into a time-critical data telegram coming from the first communication device.

Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch die Verfahrensschritte des Anspruchs 12 gelöst.The above technical problem is also solved by the method steps of claim 12.

Danach wird ein Verfahren zur isochronen Übertragung von echtzeitkritischen Datentelegrammen innerhalb eines echtzeitgesteuerten Ethernet-Datennetzes verfügbar gemacht. Das Ethernet-Datennetz umfasst wenigsten eine erste Kommunikationseinrichtung, die jeweils einen synchronisierten Zeitgeber aufweisen und dazu ausgebildet ist, echtzeitkritische Datentelegramme unter Anwendung einer geplanten Echtzeitsteuerung zu übertragen.Thereafter, a method for the isochronous transmission of real-time critical data telegrams within a real-time-controlled Ethernet data network is made available. The Ethernet data network comprises at least one first communication device, each having a synchronized timer and configured to transmit real-time critical data telegrams using a scheduled real-time control.

Zunächst wird wenigstens ein echtzeitkritisches Datentelegramm von einer zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellt, wobei das echtzeitkritische Datentelegramm einen vorbestimmten Sendezeitpunkt enthält. Das echtzeitkritische Datentelegramm wird über eine Kommunikationsschnittstelle der zweiten Kommunikationseinrichtung zu einer mit dem Ethernet-Datennetzbereich verbundenen Brückeinrichtung übertragen. Die Kommunikationsschnittstelle, welche eine Standard-Ethernet-Schnittstelle sein kann, ist nicht zu einer echtzeitgesteuerten Datenübertragung fähig. Die Brückeneinrichtung weist einen Zeitgeber auf, der mit dem Zeitgeber der wenigstens einen ersten Kommunikationseinrichtung synchronisiert wird. Der in dem empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramm übertragene Sendezeitpunkt wird dann in der Brückeneinrichtung ausgewertet und mit Hilfe des Zeitgebers überwacht. Das empfangene echtzeitkritische Datentelegramm wird von der Brückeneinrichtung zu der wenigstens einen ersten Kommunikationseinrichtung weitergeleitet, sobald der Sendezeitpunkt erreicht wird.First, at least one real-time-critical data telegram is provided by a second communication device, wherein the real-time-critical data telegram contains a predetermined transmission time. The real-time-critical data telegram is transmitted via a communication interface of the second communication device to a bridging device connected to the Ethernet data network area. The communication interface, which may be a standard Ethernet interface, is not capable of real-time controlled data transmission. The bridge device has a timer, which is synchronized with the timer of the at least one first communication device. The transmission time transmitted in the received real-time critical data telegram is then evaluated in the bridge device and monitored with the aid of the timer. The received real-time-critical data telegram is forwarded by the bridge device to the at least one first communication device as soon as the transmission time is reached.

Zweckmäßigerweise wird das empfangene echtzeitkritische Datentelegramm so lange in der Brückeinrichtung zwischengespeichert, bis der Sendezeitpunkt erreicht ist.Appropriately, the received real-time critical data telegram is buffered in the bridge until the transmission time is reached.

Um eine schnelle Weiterleitung des echtzeitkritischen Datentelegramms zu ermöglichen, wird das echtzeitkritische Datentelegramm bereits nach der Auswertung des Sendezeitpunktes weitergeleitet, und zwar bevor es vollständig von der Brückeneinrichtung empfangen worden ist.In order to enable a fast forwarding of the real-time critical data telegram, the real-time-critical data telegram is forwarded already after the evaluation of the transmission time, and indeed before it has been completely received by the bridge device.

Um zusammenhängende echtzeitkritische Daten effizient weiterleiten zu können, ist in dem von der zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramm ferner eine Phaseninformation enthalten, die den Kommunikationszyklus innerhalb des Ethernet-Datennetzes definiert. Die in dem empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramm enthaltene Phaseninformation wird in der Brückeneinrichtung ausgewertet. Das echtzeitkritische Datentelegramm wird von der Brückeneinrichtung an wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung weitergeleitet, und zwar in dem definierten Kommunikationszyklus und zu dem bestimmten Sendezeitpunkt.In order to be able to efficiently forward coherent real-time-critical data, the real-time-critical data telegram provided by the second communication device also contains phase information which defines the communication cycle within the Ethernet data network. The phase information contained in the received real-time critical data telegram is evaluated in the bridge device. The real-time-critical data telegram is forwarded by the bridge device to at least one first communication device, specifically in the defined communication cycle and at the specific transmission time.

Um bei einem hohen Verkehrsaufkommen innerhalb der Brückeneinrichtung echtzeitkritische Datentelegramme effizient weiterleiten zu können, ist es vorteilhaft, in dem bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramm die Nummer eines Ausgangsports der Brückeneinrichtung zu schreiben. In der Brückeneinrichtung wird dann die in dem empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramm enthaltene Ausgangsportnummer ausgewertet und anschließend das echtzeitkritische Datentelegramm über den ausgewählten Ausgangsport der Brückeneinrichtung an die entsprechende erste Kommunikationseinrichtung weitergeleitet, und zwar in dem definierten Kommunikationszyklus und zu den bestimmten Sendezeitpunkt.In order to be able to forward real-time-critical data telegrams efficiently in the case of a high traffic volume within the bridge device, it is advantageous to write the number of an output port of the bridge device in the provided real-time-critical data telegram. The output port number contained in the received real-time critical data telegram is then evaluated in the bridge device, and then the real-time-critical data telegram is forwarded via the selected output port of the bridge device to the corresponding first communication device, namely in the defined communication cycle and at the specific transmission time.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet das echtzeitgesteuerte Ethernet-Datennetz eine PROFINET IRT Domäne. In diesem Fall sind die ersten Kommunikationseinrichtungen gemäß dem PROFINET IRT-Standard ausgebildet. Weiterhin weisen die von der ersten und/oder zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme eine Datenstruktur gemäß dem PROFINET IRT Standard auf. In an advantageous embodiment, the real-time-controlled Ethernet data network forms a PROFINET IRT domain. In this case, the first communication devices are designed in accordance with the PROFINET IRT standard. Furthermore, the real-time-critical data telegrams provided by the first and / or second communication device have a data structure in accordance with the PROFINET IRT standard.

Um die von der zweiten Kommunikationseinrichtung bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme unverändert durch das Ethernet-Datennetz übertragen zu können, werden der Sendezeitpunkt und/oder die Phaseninformation und/oder die Ausgangsportnummer an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Nutzdatenfeldes des echtzeitkritischen Datentelegramms geschrieben.In order to be able to transmit the real-time-critical data telegrams provided by the second communication device unchanged through the Ethernet data network, the transmission time and / or the phase information and / or the output port number are written at a predetermined location within the payload data field of the real-time critical data telegram.

Da der Sendezeitpunkt, die Phaseninformation und/oder die Ausgangsportnummer im Ethernet-Datennetz nicht mehr benötigt werden, können diese Daten vor der Weiterleitung des echtzeitkritischen Datentelegramms aus diesem entfernt werden.Since the transmission time, the phase information and / or the output port number in the Ethernet data network are no longer needed, these data can be removed from this before forwarding the real-time critical data telegram.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment in conjunction with the accompanying drawings. Show it:

1 ein beispielhaftes Kommunikationssystem, in welchem die Erfindung verwirklicht ist, 1 an exemplary communication system in which the invention is realized,

2 ein detailliertes Blockschaltbild der in 1 gezeigten IRT Brücke, 2 a detailed block diagram of the in 1 shown IRT bridge,

3 die Datenstruktur eines PROFIMET IRT Datentelegramms, 3 the data structure of a PROFIMET IRT data telegram,

4 eine modifizierte Datenstruktur des in 3 gezeigten Datentelegramms, bei dem in das Nutzdatenfeld der Sendezeitpunkt und eine Phaseninformation geschrieben sind, und 4 a modified data structure of the in 3 shown data telegram, in which the Nutzdatenfeld the transmission time and a phase information are written, and

5 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Funktionsweise der IRT Brücke. 5 Timing diagrams to explain the operation of the IRT bridge.

1 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationssystem 5, das in einer Automatisierungsumgebung zur Steuerung komplexer industrieller Antriebssysteme eingesetzt werden kann. Zur Steuerung derartiger Antriebssysteme ist es erforderlich, dass echtzeitkritische Daten in sehr kurzen Zykluszeiten, zum Beispiel im μs-Bereich, übertragen werden können. 1 shows an exemplary communication system 5 which can be used in an automation environment to control complex industrial drive systems. To control such drive systems, it is necessary that real-time critical data in very short cycle times, for example in the μs range, can be transmitted.

Hierzu wurde ein echtzeitfähiges Datenübertragungssystem auf Ethernetbasis unter der Bezeichnung „PROFIMET IRT” entwickelt, welches in der Beschreibungseinleitung mit seinen wesentlichen Merkmalen erwähnt worden ist. Ein solches PROFIMET IRT System ist vorzugsweise Bestandteil des Kommunikationssystems 5. In 1 ist dieses System mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet. Im Folgenden wird dieser Bereich des Kommunikationssystems 5 als IRT-Domäne oder echtzeitgesteuertes Ethernet-Datennetz 40 bezeichnet. Das Datennetz 40 kann ein geschaltetes Ethernet-Datennetz sein. Aufbau und Funktionsweise eines PROFINET IRT System sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass eine ausführliche Erläuterung an dieser Stelle nicht erforderlich ist. Ein solches PROFINET IRT System ist insbesondere in der EP 1 388 238 B1 offenbart.For this purpose, a real-time data transmission system based on Ethernet was developed under the name "PROFIMET IRT", which was mentioned in the introduction to the description with its essential features. Such a PROFIMET IRT system is preferably part of the communication system 5 , In 1 is this system by the reference numeral 40 characterized. The following is this section of the communication system 5 as IRT domain or real-time controlled Ethernet data network 40 designated. The data network 40 can be a switched Ethernet data network. Structure and function of a PROFINET IRT system are well known to those skilled in the art, so that a detailed explanation is not required at this point. Such a PROFINET IRT system is particularly useful in the EP 1 388 238 B1 disclosed.

Das in 1 lediglich schematisch dargestellte echtzeitgesteuerte Ethernet-Datennetz 40 ist durch drei Ethernet-Verbindungen 70, 75 und 77 angedeutet, an welche beispielhaft zwei IRT-fähige, d. h. echtzeitsteuerbare Kommunikationseinrichtungen 50 und 60 angeschlossen sind. Beide IRT-fähige Kommunikationseinrichtungen 50, 60 enthalten jeweils einen Teilnehmer 52 bzw. 62 und jeweils eine an sich bekannte Koppeleinrichtung 55 bzw. 65. Die Teilnehmer 52 und 62 können an sich bekannte IRT-IO-Geräte (Slaves), wie Aktoren, Sensoren, Antriebssysteme und dergleichen, IRT-IO-Controller (Master), Rechner und dergleichen sein. Erwähnt sei, dass Teilnehmer und Koppeleinrichtungen auch getrennte Kommunikationseinrichtungen sein können.This in 1 only schematically illustrated real-time-controlled Ethernet data network 40 is through three ethernet connections 70 . 75 and 77 indicated, for example, two IRT-capable, ie real-time controllable communication devices 50 and 60 are connected. Both IRT-capable communication devices 50 . 60 each contain one participant 52 respectively. 62 and in each case a known coupling device 55 respectively. 65 , The participants 52 and 62 can be known per se IRT-IO devices (slaves), such as actuators, sensors, drive systems and the like, IRT-IO controller (master), computers and the like. It should be mentioned that subscribers and coupling devices can also be separate communication devices.

Um eine echtzeitgesteuerte Datenübertragung innerhalb der IRT-Domäne 40 sicherzustellen, sind in jeder IRT-fähigen Kommunikationseinrichtung, im vorliegenden Fall in den Koppeleinrichtungen 55 und 65, Zeitpläne hinterlegt, die den Sendezeitpunkt für die Weiterleitung zu übertragender echtzeitkritischer Datentelegramme enthalten. Die Koppeleinrichtungen 55 und 65 werden deshalb auch als IRT-fähige Koppeleinrichtungen bezeichnet. Optional können auch die zu den Sendezeitpunkten gehörigen Verbindungsstrecken, über die die echtzeitkritischen Datentelegramme weitergeleitet werden, abgelegt sein. Die Zeitpläne werden vorteilhafter Weise vor der eigentlichen Datenübertragung erstellt und in den Koppeleinrichtungen abgelegt. Somit weiß jede IRT-fähige Koppeleinrichtung 55 und 65, wann und an welchem Ausgangsport ein echtzeitkritisches Datentelegramm gesendet oder weitergeleitet werden soll. Um den präzise Sendezeitpunkt zu erfassen, verfügt jede Koppeleinrichtung 55, 65 über eine eigene Uhr 57 bzw. 67. Beide Uhren sind zueinander synchronisiert. Die zu übertragenden Daten werden in Kommunikationszyklen mit einer einstellbaren Zeitdauer übertragen. Jeder Kommunikationszyklus ist in zwei Zeitbereiche unterteilt. Im ersten Zeitbereich werden die echtzeitkritischen Datentelegramme und im zweiten Zeitbereich die nicht echtzeitkritischen Datentelegramme übertragen. Die Zeitpunkte, zu denen echtzeitkritische Datentelegramme innerhalb des ersten Zeitbereichs eines Kommunikationszyklus übertragen werden können, sind fest vorgegeben. PROFINET IRT Systeme arbeiten mit einer Zeitgenauigkeit im μs-Bereich. Um diese Sendegenauigkeit zu erreichen, werden die speziell ausgebildeten Koppeleinrichtungen 55 und 65 benötigt. Entsprechende Bausteine, mit denen die präzise zeitliche Planung der Echtzeitkommunikation gewährleistet wird, sind bereits auf dem Markt.To a real-time controlled data transfer within the IRT domain 40 are in each IRT-capable communication device, in the present case in the coupling devices 55 and 65 Schedules stored, which contain the transmission time for the forwarding to be transmitted real-time critical data telegrams. The coupling devices 55 and 65 are therefore also referred to as IRT-capable coupling devices. Optionally, the connection routes belonging to the transmission times via which the real-time-critical data telegrams are forwarded can also be stored. The schedules are advantageously created before the actual data transmission and stored in the coupling devices. Thus, every IRT-capable coupling device knows 55 and 65 When and at which output port a real-time critical data telegram should be sent or forwarded. To detect the precise transmission time, each coupling device has 55 . 65 via a separate clock 57 respectively. 67 , Both watches are synchronized with each other. The data to be transmitted are transmitted in communication cycles with an adjustable period of time. Each communication cycle is divided into two time periods. The real-time critical data telegrams are transmitted in the first time range and the non-realtime critical data telegrams in the second time range. The times at which real-time-critical data telegrams can be transmitted within the first time range of a communication cycle are fixed specified. PROFINET IRT systems work with a time accuracy in the μs range. In order to achieve this transmission accuracy, the specially trained coupling devices 55 and 65 needed. Corresponding components, which ensure the precise timing of real-time communication, are already on the market.

Aus der EP 1 388 238 B1 ist ferner bekannt, dass Teilnehmer, die lediglich eine Standard-Ethernet-Schnittstelle aufweisen, an eine Ethernet-Verbindung der IRT-Domäne 40 angeschlossen werden können. Diese Teilnehmer erzeugen lediglich nicht echtzeitkritische Daten, die ausschließlich in dem zweiten Zeitbereich eines Kommunikationszyklus übertragen werden, ohne dass die Echtzeitkommunikation gestört wird.From the EP 1 388 238 B1 It is also known that subscribers having only a standard Ethernet interface to an Ethernet connection of the IRT domain 40 can be connected. These subscribers only generate non-real-time critical data that is only transmitted in the second time range of a communication cycle without disrupting real-time communication.

Wie bereits oben ausgeführt, ist eine spezielle IRT-fähige Hardware in den Kommunikationseinrichtungen 50 und 60 erforderlich, um echtzeitkritische Daten übertragen zu können. Aufgrund der tiefen Integration von Standard-Ethernet-Schnittstellen verfügen zahlreiche Kommunikationseinrichtungen, wie zum Beispiel PC-Architekturen, über keine freien Erweiterungssteckplätze mehr, sodass sie nicht für eine echtzeitkritische Datenübertragung innerhalb der IRT-Domäne verwendet werden können.As stated above, there is a special IRT capable hardware in the communication devices 50 and 60 required to transmit real-time critical data. Due to the deep integration of standard Ethernet interfaces, many communication devices, such as PC architectures, no longer have free expansion slots, so they can not be used for real-time critical data transmission within the IRT domain.

Mit dem in 1 gezeigten Kommunikationssystem 5 ist es nunmehr möglich, dass auch Geräte, die nicht über eine IRT-fähige Ausstattung, sondern lediglich über eine Kommunikationsschnittstelle verfügen, welche keine echtzeitgesteuerte Datenübertragung unterstützt, echtzeitkritische Datentelegramme bereitstellen können, die über die IRT-Domäne 40 übertragen werden können. Eine solche Kommunikationsschnittstelle ist im vorliegenden Beispiel eine Standard-Ethernet-Schnittstelle. Hierbei wird die vom PROFINET IRT-System garantierte echtzeitkritische Datenkommunikation nicht gestört.With the in 1 shown communication system 5 It is now possible that even devices that do not have an IRT-enabled equipment, but only a communication interface that does not support real-time-controlled data transmission, can provide real-time critical data telegrams over the IRT domain 40 can be transmitted. Such a communication interface is a standard Ethernet interface in the present example. In this case, the real-time-critical data communication guaranteed by the PROFINET IRT system is not disturbed.

Dies wird dadurch erreicht, dass Standard-Ethernet-Geräte über eine IRT-Brückeneinrichtung 30 mit der IRT-Domäne 40 verbunden werden. Die IRT-Brückeneinrichtung 30 kann auch als modifizierter Ethernet-Switch bezeichnet werden.This is achieved by using standard Ethernet devices via an IRT bridge device 30 with the IRT domain 40 get connected. The IRT bridge device 30 can also be referred to as a modified Ethernet switch.

In 1 ist eine nicht IRT-fähige Kommunikationseinrichtung, zum Beispiel ein herkömmlicher Standard-Ethernet-Rechner 10 gezeigt. Der Rechner 10 enthält lediglich eine Standard-Ethernet-Schnittstelle 12, über die er mittels eines Ethernetkabels eines Standard-Ethernet-Datennetzes 20 mit der IRT-Brückeneinrichtung 30 verbunden ist. Angemerkt sei, dass mehrere Standard-Ethernet-Geräte über das Standard-Ethernet-Datennetz 20 mit der IRT-Brückeneinrichtung 30 oder einer anderen IRT-Brückeneinrichtung verbunden werden können. Mit der Bezeichnung Standard-Ethernet-Datennetz wird ausgedrückt, dass über ein solches Datennetz keine echtzeitkritischen Daten mit hoher Zeitgenauigkeit übertragen werden können. Angemerkt sei, dass im vorliegen Fall das Standard-Ethernet-Datennetz und der Standard-Ethernet-Rechner lediglich als Beispiele für Einrichtungen verwendet werden, die keine IRT-Fähigkeit besitzen.In 1 is a non-IRT-capable communication device, for example, a conventional standard Ethernet computer 10 shown. The computer 10 contains only a standard Ethernet interface 12 over which it uses an Ethernet cable from a standard Ethernet data network 20 with the IRT bridge device 30 connected is. It should be noted that several standard Ethernet devices over the standard Ethernet data network 20 with the IRT bridge device 30 or another IRT bridge device can be connected. The term standard Ethernet data network expresses that such a data network can not transmit real-time critical data with high time accuracy. It should be noted that in the present case, the standard Ethernet data network and the standard Ethernet computer are merely used as examples of devices that do not have IRT capability.

Der Rechner 10 ist dazu ausgebildet, PROFINET IRT kompatible Datentelegramme zu erzeugen, welche über die IRT-Domäne 40 übertragen werden können. Eine beispielhafte Datenstruktur eines PROFINET IRT-Datentelegramms ist in 3 dargestellt. Solche Datentelegramme können die IRT-fähigen Kommunikationseinrichtungen 50 und 60 übertragen. Das dargestellte PROFINET IRT-Datentelegramm enthält einen Header, der beispielsweise die Zieladresse DA und die Quelladresse SA aufweist. Anstelle der Zieladresse DA kann auch eine MCFF Adresse verwendet werden, welche die an sich bekannten MultiCast Fast Forwarding-Technik des PROFINET IRT Systems unterstützt. Die Datenfelder „VLAN” und „PRIO2” dienen zur Steuerung von nicht echtzeitkritischen Datentelegrammen. Anhand der Datenfelder „Ethertyp Profinet” und „FID” können die Kopplungseinrichtungen 55 und 65 und auch die IRT-Brückeneinrichtung 30 PROFINET IRT Datentelegramme erkenen. Weiterhin enthält das dargestellte PROFINET IRT-Datentelegramm ein Nutzdatenfeld, ein Paddingfeld sowie ein Prüfsummenfeld FCS. Das Paddingfeld ist erforderlich, damit auch bei kleineren Nutzdatenlängen das Datentelegramm nicht kleiner als 64 Bit wird. Dadurch kann die Ethernet-Kompatibilität gewährleistet werden. Wie bereits erwähnt verfügen die Koppeleinrichtungen 55 und 65 über Zeitpläne, die präzise festlegen, wann ein PROFINET IRT Datentelegramm gesendet werden soll. Ein solcher Zeitplan ist in der IRT-Brückeneinrichtung 30 nicht vorgesehen.The computer 10 is designed to generate PROFINET IRT-compatible data telegrams, which are transmitted via the IRT domain 40 can be transmitted. An exemplary data structure of a PROFINET IRT data telegram is in 3 shown. Such data telegrams can be the IRT-enabled communication devices 50 and 60 transfer. The illustrated PROFINET IRT data telegram contains a header which has, for example, the destination address DA and the source address SA. Instead of the destination address DA, an MCFF address can be used, which supports the well-known MultiCast Fast Forwarding technology of the PROFINET IRT system. The data fields "VLAN" and "PRIO2" are used to control non-realtime critical data telegrams. On the basis of the data fields "Ethernet type Profinet" and "FID", the coupling devices can 55 and 65 and also the IRT bridge device 30 Identify PROFINET IRT data telegrams. Furthermore, the illustrated PROFINET IRT data telegram contains a user data field, a padding field and a checksum field FCS. The padding field is required so that the data telegram does not become smaller than 64 bits, even with smaller useful data lengths. This ensures Ethernet compatibility. As already mentioned, the coupling devices 55 and 65 Schedules that specify precisely when a PROFINET IRT data telegram is to be sent. One such timetable is in the IRT bridge facility 30 not provided.

Nunmehr muss gewährleistet werden, dass die vom Rechner 10 kommenden echtzeitkritischen Datentelegramme von der IRT-Brückeneinrichtung 30 ohne Störung der in der IRT-Domäne 40 geltenden Zeitpläne übertragen werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass der Rechner 10 und die IRT Brückeneinrichtung 30 entsprechend ausgebildet sind.Now it must be ensured that the computer 10 coming real-time critical data telegrams from the IRT bridge device 30 without interference in the IRT domain 40 applicable timetables. This is achieved by having the calculator 10 and the IRT bridge device 30 are formed accordingly.

Der Rechner 10 verfügt über eine Software, die ihn in die Lage versetzt, in das Nutzdatenfeld eines zu übertragenden PROFINET IRT-Datentelegramms mit der in 4 gezeigten Datenstruktur den gewünschten Sendezeit SZ und optional eine Phaseninformation P zu schreiben. Die Phaseninformation P entspricht der Nummer eines Kommunikationszyklus innerhalb der IRT-Domäne 40. Weiterhin kann der Rechner 10 auch die Nummer eines Ausgangsports der IRT-Brückeneinrichtung 30 in das Nutzdatenfeld schreiben. Die Phaseninformation P, der Sendezeitpunkt SZ und die Ausgangsportnummer stehen an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Nutzdatenfeldes, sodass die IRT-Brückeneinrichtung 30 diese Information aus dem Nutzdatenfeld eines empfangenen Datentelegramms auslesen kann.The computer 10 has software that enables it to place in the user data field of a PROFINET IRT data telegram to be transmitted with the in 4 shown data structure to write the desired transmission time SZ and optionally a phase information P. The phase information P corresponds to the number of a communication cycle within the IRT domain 40 , Furthermore, the calculator 10 also the number of an output port of the IRT bridge device 30 write to the user data field. The phase information P, the Send time SZ and the output port number are at a predetermined location within the user data field, so that the IRT bridge device 30 this information can be read from the user data field of a received data telegram.

Der prinzipielle Aufbau der IRT-Brückeneinrichtung 30 ist in 2 gezeigt. Die IRT-Brückeneinrichtung 30 weist eine Auswerteeinrichtung 31 auf, die den Sendezeitpunkt, die Ausgangsportnummer und die Phaseninformation, welche in dem Nutzdatenfeld eines empfangenen PROFINET IRT Datentelegramms enthalten sind, auswerten kann. Betont sei an dieser Stelle, dass der Sendezeitpunkt, die Phaseninformation und die Ausgangsportnummer Informationen für die IRT-Brückeneinrichtung zur Zeitsteuerung echtzeitkritischer Datentelegramme des Rechners 10 sind.The basic structure of the IRT bridge device 30 is in 2 shown. The IRT bridge device 30 has an evaluation device 31 on, which can evaluate the transmission time, the output port number and the phase information contained in the payload field of a received PROFINET IRT data telegram. It should be emphasized at this point that the transmission time, the phase information and the output port number information for the IRT bridge device for timing real-time critical data telegrams of the computer 10 are.

Weiterhin weist die IRT-Brückeneinrichtung 30 einen Speicher 32 auf, in dem die vom Rechner 10 kommenden Datentelegramme, dass können echtzeitkritische und nicht echtzeitkritische Datentelegramme sein, zwischengespeichert werden. Weiterhin ist ein Zeitgeber 34 vorgesehen, der mit den Zeitgebern 57 und 67 der Koppeleinrichtungen 55 und 65 zeitsynchronisiert wird. Verfahren zur Synchronisation der Zeitgeber in einem PROFINET IRT System sind hinlänglich bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben. Wichtig ist nur, dass diese Zeitgeber hochpräzise, d. h. zum Beispiel im μs-Bereich, synchronisiert werden, um eine zeitgenaue Steuerung von Antriebssystemen zu ermöglichen. Weiterhin kann die IRT-Brückeneinrichtung 30 eine Schalteinrichtung 35 aufweisen, die weiterzuleitende echtzeitkritische Datentelegramme in Abhängigkeit der im Nutzdatenfeld enthaltenen Ausgangsportnummer einem bestimmten Ausgangsport der IRT-Brückeneinrichtung 30 zuführen kann. Im vorliegenden Beispiel weist die IRT-Brückeneinrichtung 30 drei Ausgangsports 36, 37 und 38 auf. Die Steuerung und Überwachung der IRT-Brückeneinrichtung 30 und deren Komponenten kann von einer programmierbaren Steuereinrichtung, beispielsweise von einem Mirkoprozessor 33 ausgeführt werden. Ferner kann in der IRT-Brückeneinrichtung 30 ein Zykluszähler 39 vorgesehen sein, der sich mit einem als CycleCounter bekannten Zykluszähler der IRT-Domäne 40 synchronisieren kann.Furthermore, the IRT bridge device 30 a memory 32 on, in which the from the calculator 10 incoming data telegrams that can be real-time critical and not real-time critical data telegrams, cached. There is also a timer 34 provided with the timers 57 and 67 the coupling devices 55 and 65 is time synchronized. Methods for synchronizing the timers in a PROFINET IRT system are well known and are therefore not described in detail. It is only important that these timers are synchronized with high precision, for example in the μs range, in order to enable precise control of drive systems. Furthermore, the IRT bridge device 30 a switching device 35 have the real-time critical data telegrams to be forwarded as a function of the output port number contained in the payload data field to a specific output port of the IRT bridge device 30 can supply. In the present example, the IRT bridge device 30 three output ports 36 . 37 and 38 on. The control and monitoring of the IRT bridge device 30 and its components may be from a programmable controller, such as a microprocessor 33 be executed. Furthermore, in the IRT bridge device 30 a cycle counter 39 be provided with a known as CycleCounter cycle counter of the IRT domain 40 can synchronize.

Die Funktionsweise des Kommunikationssystems 5 und insbesondere die Funktionsweise der IRT-Brückeneinrichtung 30 werden nachfolgend näher erläutert.The functioning of the communication system 5 and in particular the operation of the IRT bridge device 30 will be explained in more detail below.

Angenommen sei zunächst, dass der Rechner 10 mehrere echtzeitkritische PROFILART IRT Datentelegramme und nicht echtzeitkritische Datentelegramme über die Standard-Ethernet-Schnittstelle 12 übertragen möchte. Diese Datentelegramme werden beispielsweise in Kommunikationszyklen gemäß dem nicht echtzeitfähigen PROFINET Standard über das Standard-Ethernet-Datennetz 20 zur IRT-Brückeneinrichtung 30 übertragen. Wie im linken Zeitdiagramm der 5 dargestellt, sendet der Rechner 10 über seine Standard-Ethernet-Schnittstelle 12 beispielsweise sechs echtzeitkritische, modifizierte PROFILART IRT Datentelegramme, deren beispielhafte Datenstruktur in 4 gezeigt ist, und drei nicht echtzeitkritische Datentelegramme in einem Kommunikationszyklus zur IRT-Brückeneinrichtung 30. Hierzu schreibt der Rechner 10 in das Nutzdatenfeld jedes echtzeitkritischen Datentelegramms zumindest den gewünschten Sendezeitpunkt. Im vorliegenden Beispiel schreibt der Rechner 10 in das Nutzdatenfeld des ersten echtzeitkritischen Datentelegramms die Phaseninformation P1 und den Sendezeitpunkt t1 ein. Diese Informationen teilen der IRT-Brückeneinrichtung 30 den Kommunikationszyklus und den Sendezeitpunkt innerhalb dieses Kommunikationszyklus, zu dem der echtzeitkritische Datenrahmen übertragen werden muss, mit. In ähnlicher Weise schreibt der Rechner 10 in das Nutzdatenfeld des zweiten zu übertragenden echtzeitkritischen Datentelegramms die Phaseninformation P1 und einen anderen Zeitpunkt t2. In das Nutzdatenfeld des dritten zu übertragenden echtzeitkritischen Datentelegramms schreibt der Rechner 10 die Phaseninformation P1 und den Sendezeitpunkt t3, während das Nutzdatenfeld des vierten zu übertragenden echtzeitkritischen Datentelegramms die Phaseninformation 21 und den Sendezeitpunkt t4 enthält. Mit anderen Worten sollen die ersten vier echtzeitkritischen Datentelegramme zu vier unterschiedlichen Zeitpunkten innerhalb des ersten Kommunikationszyklus von der IRT-Brückeneinrichtung 30 in die IRT-Domäne 40 weitergeleitet werden. Das Nutzdatenfeld des fünften zu übertragenden echtzeitkritischen Datentelegramms enthält die Phaseninformation P2 und den Sendezeitpunkt t1. Die Phaseninformation P2 zeigt an, dass dieses echtzeitkritische Datentelegramm im zweiten Kommunikationszyklus der IRT-Domäne 40 übertragen werden muss. Schließlich enthält das Nutzdatenfeld des sechsten zu übertragenden Datentelegramms die Phaseninformation P2 und den Sendezeitpunkt t2. Diese sechs zu übertragenden echtzeitkritischen Datentelegramme können alle die in 4 gezeigte Datenstruktur eines modifizierten PROFINET IRT-Datentelegramms aufweisen.First of all, assume that the calculator 10 several real-time critical PROFILART IRT data telegrams and non-realtime critical data telegrams via the standard Ethernet interface 12 would like to transfer. These data telegrams, for example, in communication cycles according to the non-real-time PROFINET standard over the standard Ethernet data network 20 to the IRT bridge device 30 transfer. As in the left time diagram of the 5 shown, the computer sends 10 via its standard Ethernet interface 12 For example, six real-time-critical, modified PROFILART IRT data telegrams whose exemplary data structure in 4 is shown, and three non-real time critical data telegrams in a communication cycle to the IRT bridge device 30 , To do this, the calculator writes 10 in the payload data field of each real-time critical data telegram at least the desired transmission time. In this example, the calculator writes 10 in the payload data of the first real-time critical data telegram, the phase information P1 and the transmission time t1. This information is shared by the IRT bridge device 30 the communication cycle and the transmission time within this communication cycle, to which the real-time critical data frame must be transmitted, with. Similarly, the calculator writes 10 in the payload data of the second real-time critical data telegram to be transmitted, the phase information P1 and another time t2. The computer writes to the payload data field of the third real-time-critical data telegram to be transmitted 10 the phase information P1 and the transmission time t3, while the payload data of the fourth to be transmitted real-time critical data telegram the phase information 21 and the transmission time t4. In other words, the first four real-time critical data telegrams are to be sent at four different times within the first communication cycle from the IRT bridge device 30 into the IRT domain 40 to get redirected. The payload data field of the fifth real-time-critical data telegram to be transmitted contains the phase information P2 and the transmission time t1. The phase information P2 indicates that this real-time-critical data telegram in the second communication cycle of the IRT domain 40 must be transferred. Finally, the user data field of the sixth data telegram to be transmitted contains the phase information P2 and the transmission time t2. These six real-time critical data telegrams to be transmitted can all be found in 4 shown data structure of a modified PROFINET IRT data telegram.

Optional kann in dem Nutzdatenfeld der sechs zu übertragenden echtzeitkritischen Datentelegramme auch noch die Ausgangsportnummer enthalten sein, die angibt über welchen der drei Ausgangsport 36, 37 und 38 das jeweilige echtzeitkritische Datentelegramm zu übertragen ist. Im vorliegenden Beispiel sei angenommen, dass keine Ausgangsportnummer in den Nutzdatenfeldern enthalten ist. Für diesen Anwendungsfall kann die IRT-Brückeneinrichtung 30 derart eingestellt sein, dass alle echtzeitkritischen Datentelegramme über den Ausgangsport 36 in die IRT-Domäne 40 geleitet werden.Optionally, in the payload data field of the six real-time-critical data telegrams to be transmitted, the output port number can also be included, which indicates via which of the three output ports 36 . 37 and 38 the respective real-time critical data telegram is to be transmitted. In the present example, assume that no output port number is included in the payload fields. For this application, the IRT bridge device 30 be set so that all Real-time-critical data telegrams via the output port 36 into the IRT domain 40 be directed.

Die Auswerteeinrichtung 31 kann anhand der Felder „Ethertyp PROFINET” und „FID” die echtzeitkritischen Datentelegramme des Rechners 10 erkennen. Stellt die Auswerteeinrichtung 31 nunmehr fest, dass das erste echtzeitkritische Datentelegramm des Rechners 10 angekommen ist, so liest sie aus der vorbestimmten Stelle des Nutzdatenfeldes den Sendezeitpunkt t1 und die Phaseninformation P1 aus. In ähnlicher Weise wertet die Auswerteeinrichtung 31 die fünf weiteren echtzeitkritischen Datentelegramme des Rechners 10 aus. Die Datentelegramme des Rechners 10 können allesamt oder teilweise im Speicher 32 der IRT-Brückeneinrichtung 30 abgelegt werden. Weiterhin können die ausgewerteten Informationen und eine Identifizierung der dazugehörenden echtzeitkritischen Datentelegramme in einer Nachschlagetabelle der IRT-Brückeneinrichtung 30 gespeichert werden. Der Mikroprozessor 33 überwacht den Zeitgeber 34, den Zykluszähler 39 sowie gegebenenfalls die Nachschlagetabelle.The evaluation device 31 can use the "Ethernet type PROFINET" and "FID" fields to generate the real-time-critical data telegrams of the computer 10 detect. Represents the evaluation device 31 Now it is clear that the first real-time critical data telegram of the computer 10 has arrived, it reads from the predetermined position of the user data field, the transmission time t1 and the phase information P1. The evaluation device evaluates in a similar way 31 the five other real-time critical data telegrams of the computer 10 out. The data telegrams of the computer 10 can all or part of the memory 32 the IRT bridge device 30 be filed. Furthermore, the evaluated information and an identification of the associated real-time critical data telegrams in a lookup table of the IRT bridge device 30 get saved. The microprocessor 33 monitors the timer 34 , the cycle counter 39 and, if applicable, the look-up table.

Wiederholt sei an dieser Stelle noch einmal, dass die Kommunikationszyklen der IRT-Domäne 40 jeweils einen ersten Bereich, in dem echtzeitkritische Datentelegramme übertragen werden, und einen zweiten Bereich aufweisen, in dem zeitunkritische Datentelegramme übertragen werden. Wie im rechten Zeitdiagramm der 5 dargestellt, umfasst der erste Zeitbereich eines Kommunikationszyklus der IRT-Domäne 40 beispielsweise vier Sendezeitpunkte T1, T2, T3 und T4, die präzise festgelegt sind.It should be repeated at this point once again that the communication cycles of the IRT domain 40 in each case a first area in which real-time-critical data telegrams are transmitted, and a second area in which non-time-critical data telegrams are transmitted. As in the right time diagram of the 5 , the first time range of a communication cycle comprises the IRT domain 40 For example, four transmission times T1, T2, T3 and T4, which are precisely defined.

Sobald der Mikroprozessor 33 erkannt hat, dass der im ersten echtzeitkritischen Datentelegramm enthaltene Sendezeitpunkt t1 mit der aktuellen Zeit des Zeitgebers 34 übereinstimmt, und die Phaseninformation P1 mit dem aktuellen Wert des Zykluszählers 39 übereinstimmt, wird das erste echtzeitkritische Datentelegramm über den Schalter 35 dem Ausgangsport 36 zugeführt und von dort zum Zeitpunkt t1 im ersten Kommunikationszyklus in die IRT-Domäne 40 weitergeleitet. In Abhängigkeit von der Zieladresse DA wird das Datentelegramm beispielsweise zum Teilnehmer 62 übertragen. In ähnlicher Weise sorgt der Mikroprozessor 33 dafür, dass das zweite echtzeitkritische Datentelegramm zum Sendezeitpunkt t2 des ersten Kommunikationszyklus, das dritte echtzeitkritische Datentelegramm zum Sendezeitpunkt t3 des ersten Kommunikationszyklus und das vierte echtzeitkritische Datentelegramm zum Sendezeitpunkt t4 des ersten Kommunikationszyklus in die IRT-Domäne 40 weitergeleitet werden. Anschließend können die drei nicht echtzeitkritischen Datentelegramme des Rechners 10 im zweiten Zeitbereich des ersten Kommunikationszyklus in die IRT-Domäne 40 weitergeleitet werden, wie in 5 dargestellt. Die IRT-Brückeneinrichtung 30 erkennt die nicht echtzeitkritischen Datentelegramme des Rechners 10 anhand der Daten in den Feldern „VLAN” und „PRIO” eines PROFINET IRT-Datentelegramms. Die an sich bekannten PROFINET Regeln zur Übertragung von nicht echtzeitkritischen Datentelegrammen werden hierbei von der IRT-Brückeneinrichtung 30 berücksichtigt.Once the microprocessor 33 has detected that the transmission time t1 contained in the first real-time critical data telegram with the current time of the timer 34 and the phase information P1 with the current value of the cycle counter 39 matches, the first real-time critical data telegram via the switch 35 the starting port 36 supplied and from there at time t1 in the first communication cycle in the IRT domain 40 forwarded. Depending on the destination address DA, the data telegram becomes, for example, the subscriber 62 transfer. Similarly, the microprocessor provides 33 for the second real-time-critical data telegram at the transmission time t2 of the first communication cycle, the third real-time-critical data telegram at the transmission time t3 of the first communication cycle and the fourth real-time-critical data telegram for the transmission time t4 of the first communication cycle in the IRT domain 40 to get redirected. Subsequently, the three non-real-time critical data telegrams of the computer 10 in the second time range of the first communication cycle in the IRT domain 40 be forwarded as in 5 shown. The IRT bridge device 30 recognizes the non real-time critical data telegrams of the computer 10 based on the data in the "VLAN" and "PRIO" fields of a PROFINET IRT data telegram. The known PROFINET rules for the transmission of non-real-time-critical data telegrams are here by the IRT bridge device 30 considered.

Unter Ansprechen auf die Ergebnisse der Auswerteeinrichtung 31, die in der oben erwähnten Nachschlagetabelle gespeichert sein können, weiß der Mikroprozessor 33, dass das fünfte und sechste echtzeitkritische Datentelegramm im zweiten Kommunikationszyklus weitergeleitet werden müssen.In response to the results of the evaluation 31 which may be stored in the above-mentioned look-up table, the microprocessor knows 33 in that the fifth and sixth real-time-critical data telegrams must be forwarded in the second communication cycle.

Der Mikroprozessor 33 überwacht nach wie vor den Zeitgeber 34 und den Zykluszähler 39. Sobald der Mikroprozessor 33 erkannt hat, dass der im fünften echtzeitkritischen Datentelegramm enthaltene Sendezeitpunkt t1 mit der aktuellen Zeit des Zeitgebers 34 übereinstimmt, und die Phaseninformation P2 mit dem aktuellen Wert des Zykluszählers 39 übereinstimmt, wird das fünfte echtzeitkritische Datentelegramm aus dem Speicher 32 ausgelesen und über den Schalter 35 dem Ausgangsport 36 zugeführt und von dort zum Zeitpunkt t1 im zweiten Kommunikationszyklus in die IRT-Domäne 40 weitergeleitet. In Abhängigkeit von der Zieladresse DA wird das Datentelegramm beispielsweise zum Teilnehmer 52 übertragen. In ähnlicher Weise sorgt der Mikroprozessor 33 dafür, dass das sechste echtzeitkritische Datentelegramm zum Sendezeitpunkt t2 des zweiten Kommunikationszyklus in die IRT-Domäne 40 weitergeleitet wird, wie in 5 dargestellt.The microprocessor 33 continues to monitor the timer 34 and the cycle counter 39 , Once the microprocessor 33 has recognized that the transmission time t1 contained in the fifth real-time critical data telegram with the current time of the timer 34 and the phase information P2 with the current value of the cycle counter 39 matches, the fifth real-time critical data telegram from the memory 32 read out and over the switch 35 the starting port 36 supplied and from there at time t1 in the second communication cycle in the IRT domain 40 forwarded. Depending on the destination address DA, the data telegram becomes, for example, the subscriber 52 transfer. Similarly, the microprocessor provides 33 that the sixth real-time critical data telegram at the time of transmission t2 of the second communication cycle in the IRT domain 40 is forwarded as in 5 shown.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass die echtzeitkritischen Datentelegramme bereits dann von der IRT-Brückeneinrichtung 30 weitergeleitet werden können, wenn die Auswerteeinrichtung 31 die Phaseninformation P und den Sendezeitpunkt SZ ausgewertet hat, ohne dass das jeweilige Datentelegramm vollständig empfangen oder bereits vollständig im Speicher 32 abgelegt worden ist.It should be noted at this point that the real-time critical data telegrams already then from the IRT bridge device 30 can be forwarded when the evaluation 31 the phase information P and the transmission time SZ has evaluated without the respective data telegram completely received or already completely in memory 32 has been filed.

Weiterhin ist es möglich, dass die IRT-Brückeneinrichtung 30, je nach Implementierung, die vom Rechner 10 kommenden echtzeitkritischen Datentelegramme unverändert in die IRT-Domäne weiterleiten kann. Alternativ ist denkbar, dass die IRT-Brücke 30 vor der Weiterleitung eines empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramms den Sendezeitpunkt SZ, und gegebenenfalls die Phaseninformation P sowie die Ausgangsportnummer vor der Weiterleitung aus dem Nutzdatenfeld entfernen kann. Denn diese Informationen werden in der IRT-Domäne 40 nicht mehr benötigt.Furthermore, it is possible that the IRT bridge device 30 , depending on the implementation, by the computer 10 incoming real-time critical data telegrams can be forwarded unchanged into the IRT domain. Alternatively, it is conceivable that the IRT bridge 30 before the forwarding of a received real-time critical data telegram, the transmission time SZ, and optionally the phase information P and the output port number before forwarding from the user data field can remove. Because this information is in the IRT domain 40 no longer needed.

Überdies kann die IRT-Brückeneinrichtung 30 beispielsweise auch innerhalb der Kommunikationseinrichtung 50 oder 60 angeordnet sein kann. Denkbar ist ferner, dass die IRT-Brückeneinrichtung auch die Funktion eines PROFINET Synchronisationsmasters, welcher hinlänglich bekannt ist, ausführen kann.Moreover, the IRT bridge device 30 for example, within the communication device 50 or 60 can be arranged. It is also conceivable that the IRT bridge device can also perform the function of a PROFINET synchronization master, which is well known.

Weiterhin sei angemerkt, dass die Koppeleinrichtungen 55 und 65 die genaue Lage der Nutzdaten innerhalb eines PROFINET IRT-Datentelegramms kennen und somit in der Lage sind, die Phaseninformation und den Sendezeitpunkt innerhalb eines Nutzdatenfeldes auszublenden. Dies ermöglicht die transparente Weiterleitung der vom Rechner 10 bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme innerhalb der IRT-Domäne, ohne bestehende Hardware ändern zu müssen.It should also be noted that the coupling devices 55 and 65 know the exact location of the user data within a PROFINET IRT data telegram and thus are able to hide the phase information and the transmission time within a user data field. This allows the transparent forwarding of the computer 10 provided real-time critical data telegrams within the IRT domain, without having to change existing hardware.

Schließlich sei erwähnt, dass die IRT-fähigen Kommunikationseinrichtungen echtzeitkritische Datentelegramme gemäß der in 3 gezeigten Datenstruktur zur Brückeneinrichtung 30 übertragen können. Je nach Implementierung kann die Brückeneinrichtung 30 in die empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramme den jeweiligen Empfangszeitpunkt schreiben, bevor sie die Datentelegramme an den Rechner 10 weiterleitet.Finally, it should be mentioned that the IRT-capable communication devices real-time critical data telegrams according to the in 3 shown data structure for bridge device 30 can transfer. Depending on the implementation, the bridge device 30 in the received real-time critical data telegrams write the respective reception time before sending the data telegrams to the computer 10 forwards.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1388238 B1 [0006, 0039, 0042] EP 1388238 B1 [0006, 0039, 0042]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Norm IEEE 1588 [0005] Standard IEEE 1588 [0005]

Claims (19)

Kommunikationssystem (5) zur isochronen Datenübertragung, umfassend ein echtzeitgesteuertes Ethernet-Datennetz (40) mit wenigstens einer ersten Kommunikationseinrichtung (50, 60), die einen synchronisierten Zeitgeber (57, 67) aufweist und dazu ausgebildet ist, echtzeitkritische Datentelegramme unter Anwendung einer geplanten Echtzeitsteuerung zu übertragen, gekennzeichnet durch wenigstens eine Brückeneinrichtung (30), wenigstens eine zweite, mit der Brückeneinrichtung verbundene Kommunikationseinrichtung (10), welche eine Einrichtung zum Bereitstellen von echtzeitkritischen Datentelegrammen, in denen jeweils ein vorbestimmter Sendezeitpunkt enthalten ist, und eine Kommunikationsschnittstelle (12) aufweist, über welche die echtzeitkritischen Datentelegramme zur Brückeneinrichtung (30) übertragen werden, wobei die Kommunikationsschnittstelle (12) keine echtzeitgesteuerte Datenübertragung unterstützt, wobei die Brückeneinrichtung (30) aufweist: einen Zeitgeber (34), der mit dem Zeitgeber (57, 67) der ersten Kommunikationseinrichtung (50, 55, 60, 65) synchronisiert ist, eine Einrichtung (31) zum Auswerten des Sendezeitpunktes eines von der zweiten Kommunikationseinrichtung (10) empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramms und eine Steuereinrichtung (33), die in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Sendezeitpunkt die Weiterleitung des dazugehörenden echtzeitkritischen Datentelegramms an die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung (50, 60) des Ethernet-Datennetzes (40) steuert.Communication system ( 5 ) for isochronous data transmission, comprising a real-time-controlled Ethernet data network ( 40 ) with at least one first communication device ( 50 . 60 ), which has a synchronized timer ( 57 . 67 ) and is adapted to transmit real-time critical data telegrams using a planned real-time control, characterized by at least one bridge device ( 30 ), at least one second communication device connected to the bridge device ( 10 ), which comprises a device for providing real-time-critical data telegrams, in each of which a predetermined transmission time is contained, and a communication interface ( 12 ) via which the real-time-critical data telegrams to the bridge device ( 30 ), the communication interface ( 12 ) does not support real-time-controlled data transmission, the bridge device ( 30 ) comprises: a timer ( 34 ), with the timer ( 57 . 67 ) of the first communication device ( 50 . 55 . 60 . 65 ), a facility ( 31 ) for evaluating the transmission time of one of the second communication device ( 10 ) received real-time critical data telegram and a control device ( 33 ), which in dependence on the evaluated transmission time, the forwarding of the associated real-time critical data telegram to the at least one first communication device ( 50 . 60 ) of the Ethernet data network ( 40 ) controls. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der zweiten Kommunikationseinrichtung (10) bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme jeweils eine Phaseninformation enthalten, die den Kommunikationszyklus innerhalb des echtzeitgesteuerten Ethernet-Datennetzes definiert, dass die Auswerteeinrichtung (31) zum Auswerten der Phaseninformation eines von der zweiten Kommunikationseinrichtung (10) empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramms ausgebildet ist, und dass die Steuereinrichtung (33) in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Sendezeitpunkt und der ausgewertete Phaseninformation die Weiterleitung des dazugehörenden echtzeitkritischen Datentelegramms in dem gewünschten Kommunikationszyklus an die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung (50, 60) des Ethernet-Datennetzes steuert.Communication system according to claim 1, characterized in that the information provided by the second communication device ( 10 ) provided real-time critical data telegrams each containing a phase information that defines the communication cycle within the real-time-controlled Ethernet data network that the evaluation device ( 31 ) for evaluating the phase information of one of the second communication device ( 10 ) is formed, and that the control device ( 33 ) in dependence on the evaluated transmission time and the evaluated phase information, the forwarding of the associated real-time critical data telegram in the desired communication cycle to the at least one first communication device ( 50 . 60 ) of the Ethernet data network. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das echtzeitgesteuerte Ethernet-Datennetz (40) ein PROFINET IRT basiertes Ethernet-Datennetz bildet, dass die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung (50, 60) gemäß dem PROFINET IRT Standard ausgebildet ist, dass die von der zweiten Kommunikationseinrichtung (10) bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme eine Datenstruktur gemäß dem PROFINET IRT Standard aufweisen.Communication system according to Claim 1 or 2, characterized in that the real-time-controlled Ethernet data network ( 40 ) constitutes a PROFINET IRT-based Ethernet data network that the at least one first communication device ( 50 . 60 ) is designed in accordance with the PROFINET IRT standard, that that of the second communication device ( 10 ) provided real-time critical data telegrams have a data structure according to the PROFINET IRT standard. Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendezeitpunkt und/oder die Phaseninformation an einer vorbestimmten Stelle des Nutzdatenfeldes eines jeweiligen echtzeitkritischen Datentelegramms stehen.Communication system according to claim 3, characterized in that the transmission time and / or the phase information are at a predetermined position of the user data field of a respective real-time critical data telegram. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den von der zweiten Kommunikationseinrichtung (10) bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegrammen jeweils die Nummer eines vorbestimmten Ausgangsports (36–38) der Brückeneinrichtung (30) enthalten ist.Communication system according to one of the preceding claims, characterized in that in the of the second communication device ( 10 ) provided real-time critical data telegrams each have the number of a predetermined output port ( 36 - 38 ) of the bridge device ( 30 ) is included. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückeneinrichtung (30) in einer ersten Kommunikationseinrichtungen (50, 60) implementiert ist.Communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the bridge device ( 30 ) in a first communication device ( 50 . 60 ) is implemented. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückeneiririchtung (30) die Funktion eines PROFINET Synchronisationsmasters oder eines Synchronistionsslaves ausführt.Communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the bridge ( 30 ) performs the function of a PROFINET synchronization master or a synchronization slave. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückeneinrichtung (30) eine Speichereinrichtung (32) zum Zwischenspeichern von, von der zweiten Kommunikationseinrichtung (10) empfangenen echtzeitkritischen Datentelegrammen aufweist.Communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the bridge device ( 30 ) a memory device ( 32 ) for temporarily storing, from the second communication device ( 10 ) received real-time critical data telegrams. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückeneinrichtung (30) zum Empfang von echtzeitkritischen Datentelegrammen, welche von der ersten Kommunikationseinrichtung (50, 60) erzeugt werden, und zum Weiterleiten dieser echtzeitkritischen Datentelegrammen zur zweiten Kommunikationseinrichtung (10) ausgebildet ist.Communication system according to one of the preceding claims, characterized in that the bridge device ( 30 ) for receiving real-time critical data telegrams received by the first communication device ( 50 . 60 ) and for forwarding these real-time-critical data telegrams to the second communication device ( 10 ) is trained. Kommunikationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückeneinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, in die von der ersten Kommunikationseinrichtung (50, 60) kommenden zeitkritischen Datentelegrammen den jeweiligen Empfangszeitpunkt zu schreiben.Communication system according to claim 9, characterized in that the bridge device ( 30 ) is adapted to be in the from the first communication device ( 50 . 60 ) Write time-critical data telegrams the respective time of reception. Kommunikationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (12) eine Standard-Ethernetschnittstelle, eine USB-, eine WLAN-, eine FireWire- oder eine PCI-Schnittstelle ist.Communication system according to one of the preceding claims, characterized that the communication interface ( 12 ) is a standard Ethernet interface, a USB, a WLAN, a FireWire or a PCI interface. Verfahren zur isochronen Übertragung von echtzeitkritischen Datentelegrammen innerhalb eines echtzeitgesteuerten Ethernet-Datennetzes (40), welches wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung (50, 60) enthält, die einen synchronisierten Zeitgeber (57, 67) aufweist und dazu ausgebildet ist, echtzeitkritische Datentelegramme unter Anwendung einer geplanten Echtzeitsteuerung zu übertragen, mit folgenden Schritten: Bereitstellen wenigstens eines echtzeitkritischen Datentelegramms, in welchem ein vorbestimmter Sendezeitpunkt enthalten ist; Senden des echtzeitkritischen Datentelegramms über die Kommunikationsschnittstelle (12) einer zweiten Kommunikationseinrichtung (10) zu einer mit dem echtzeitgesteuerten Ethernet-Datennetz (40) verbundenen Brückeneinrichtung (30), die einen Zeitgeber (34) aufweist, der mit den Zeitgebern (57, 67) der ersten Kommunikationseinrichtungen (50, 60) synchronisiert wird, wobei die Kommunikationsschnittstelle keine echtzeitgesteuerte Datenübertragung unterstützt; Auswerten, in der Brückeneinrichtung (30), des in dem empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramms übertragenen Sendezeitpunktes; Überwachen des Sendezeitpunkts mit Hilfe des Zeitgebers (34); und Weiterleiten des empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramms von der Brückeneinrichtung (30) an die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtungen (50, 60) des Ethernet-Datennetzes (40), sobald der Sendezeitpunkt erreicht wird.Method for the isochronous transmission of real-time-critical data telegrams within a real-time-controlled Ethernet data network ( 40 ), which comprises at least a first communication device ( 50 . 60 ), which contains a synchronized timer ( 57 . 67 ) and is adapted to transmit real-time critical data telegrams using a planned real-time control, comprising the following steps: providing at least one real-time critical data telegram in which a predetermined transmission time is included; Transmission of the real time critical data telegram via the communication interface ( 12 ) a second communication device ( 10 ) to one with the real-time controlled Ethernet data network ( 40 ) bridge device ( 30 ), which has a timer ( 34 ) associated with the timers ( 57 . 67 ) of the first communication devices ( 50 . 60 ) is synchronized, the communication interface does not support real-time controlled data transmission; Evaluate, in the bridge device ( 30 ), the transmission time transmitted in the received real-time critical data telegram; Monitoring the transmission time using the timer ( 34 ); and forwarding the received real-time critical data telegram from the bridge device ( 30 ) to the at least one first communication device ( 50 . 60 ) of the Ethernet data network ( 40 ), as soon as the transmission time is reached. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das empfangene echtzeitkritische Datentelegramm solange in der Brückeneinrichtung (30) zwischengespeichert wird, bis der Sendezeitpunkt erreicht wird.A method according to claim 12, characterized in that the received real-time critical data telegram in the bridge device ( 30 ) is buffered until the transmission time is reached. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das echtzeitkritische Datentelegramm bereits nach der Auswertung des Sendezeitpunktes weitergeleitet wird, und zwar bevor es vollständig in der Brückeneinrichtung (30) empfangen worden ist.Method according to Claim 12 or 13, characterized in that the real-time-critical data telegram is forwarded already after the evaluation of the transmission time, before it has been completely transmitted in the bridge device ( 30 ) has been received. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramm eine Phaseninformation enthalten ist, die den Kommunikationszyklus innerhalb des Ethernet-Datennetzes (40) definiert, dass in der Brückeneinrichtung (30) die in dem empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramm enthaltene Phaseninformation ausgewertet wird, und dass das echtzeitkritische Datentelegramm von der Brückeneinrichtung (30) an die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung (50, 60) des Ethernet-Datennetzes (40) in dem definierten Kommunikationszyklus und zu dem bestimmten Sendezeitpunkt weitergeleitet wird.Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that in the provided real-time critical data telegram is a phase information is included, the communication cycle within the Ethernet data network ( 40 ) defines that in the bridge device ( 30 ) the phase information contained in the received real-time critical data telegram is evaluated, and that the real-time critical data telegram from the bridge device ( 30 ) to the at least one first communication device ( 50 . 60 ) of the Ethernet data network ( 40 ) is forwarded in the defined communication cycle and at the particular transmission time. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramm die Nummer eines Ausgangsports (36–38) der Brückeneinrichtung (30) enthalten ist, dass in der Brückeneinrichtung (30) die in dem empfangenen echtzeitkritischen Datentelegramm enthaltene Ausgangsportnummer ausgewertet wird, und dass das echtzeitkritische Datentelegramm über den ausgewählten Ausgangsport der Brückeneinrichtung an die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung (50, 60) des Ethernet-Datennetzes in dem definierten Kommunikationszyklus und zu dem bestimmten Sendezeitpunkt weitergeleitet wird.Method according to one of Claims 12 to 15, characterized in that in the provided real-time-critical data telegram the number of an output port ( 36 - 38 ) of the bridge device ( 30 ), that in the bridge device ( 30 ) the output port number contained in the received real-time critical data telegram is evaluated, and that the real-time-critical data telegram via the selected output port of the bridge device to the at least one first communication device ( 50 . 60 ) of the Ethernet data network is forwarded in the defined communication cycle and at the specific transmission time. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das echtzeitgesteuerte Ethernet-Datennetz (40) ein PROFINET IRT basiertes Ethernet-Datennetz bildet, dass die wenigstens eine erste Kommunikationseinrichtung (50, 55; 60, 65) gemäß dem PROFINET IRT Standard ausgebildet ist, dass die von der zweiten Kommunikationseinrichtung (10) bereitgestellten echtzeitkritischen Datentelegramme eine Datenstruktur gemäß dem PROFINET IRT Standard aufweisen.Method according to one of Claims 12 to 16, characterized in that the real-time-controlled Ethernet data network ( 40 ) constitutes a PROFINET IRT-based Ethernet data network that the at least one first communication device ( 50 . 55 ; 60 . 65 ) is designed in accordance with the PROFINET IRT standard, that that of the second communication device ( 10 ) provided real-time critical data telegrams have a data structure according to the PROFINET IRT standard. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendezeitpunkt und/oder die Phaseninformation und/oder die Ausgangsportnummer an eine vorbestimmte Stelle innerhalb des Nutzdatenfeldes des echtzeitkritischen Datentelegramms geschrieben wird.A method according to claim 17, characterized in that the transmission time and / or the phase information and / or the output port number is written to a predetermined position within the payload data field of the real-time critical data telegram. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendezeitpunkt, die Phaseninformation und/oder die Ausgangsportnummer vor der Weiterleitung des echtzeitkritischen Datentelegramms aus diesem entfernt werden.Method according to one of claims 12 to 18, characterized in that the transmission time, the phase information and / or the output port number before the forwarding of the real-time critical data telegram are removed from this.
DE201010027167 2010-07-14 2010-07-14 Communication system and method for isochronous data transmission in real time Expired - Fee Related DE102010027167B4 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010027167 DE102010027167B4 (en) 2010-07-14 2010-07-14 Communication system and method for isochronous data transmission in real time
US13/809,195 US9270481B2 (en) 2010-07-14 2011-07-07 Communication system and method for isochronous data transmission in real time
ES11731265.2T ES2567268T3 (en) 2010-07-14 2011-07-07 Communication system and procedure for the transmission of isochronous data in real time
PCT/EP2011/003380 WO2012007128A1 (en) 2010-07-14 2011-07-07 Communication system and method for isochronous data transmission in real time
EP11731265.2A EP2594040B1 (en) 2010-07-14 2011-07-07 Communication system and method for isochronous data transmission in real time
CN201180034777.4A CN103081414B (en) 2010-07-14 2011-07-07 For communication system and the method for real-time isochronal data transmission

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010027167 DE102010027167B4 (en) 2010-07-14 2010-07-14 Communication system and method for isochronous data transmission in real time

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010027167A1 true DE102010027167A1 (en) 2012-01-19
DE102010027167B4 DE102010027167B4 (en) 2012-08-09

Family

ID=45402799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010027167 Expired - Fee Related DE102010027167B4 (en) 2010-07-14 2010-07-14 Communication system and method for isochronous data transmission in real time

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010027167B4 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121522A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Method for controlling machine tool used with e.g. printer, involves transferring telegrams to system unit via real-time bus over non-real time channel, and prioritizing telegrams relative to other telegrams, which are sent over channel
EP2675114A1 (en) * 2012-06-15 2013-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a network formation, a network arrangement and a network formation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT517549B1 (en) 2015-07-23 2017-10-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Method for data acquisition

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5960001A (en) * 1997-06-19 1999-09-28 Siemens Information And Communication Networks, Inc. Apparatus and method for guaranteeing isochronous data flow on a CSMA/CD network
WO2000011820A1 (en) * 1998-08-19 2000-03-02 Path 1 Network Technologies, Incorporated Methods and apparatus for providing quality-of-service guarantees in computer networks
EP1388238B1 (en) 2000-11-24 2008-03-05 Siemens Aktiengesellschaft System and method for the parallel transmission of real-time critical and non real-time critical data via switched data networks, especially ethernet
US7460560B2 (en) * 2001-10-17 2008-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating an end-user of an isochronous cyclical communication system
DE102008008881A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Communication system has Ethernet switching equipments and multiple communication terminals which are arranged in such way that data between Ethernet switching equipment and communication terminals are transferred in time-controlled manner
DE102006021930B4 (en) * 2006-05-11 2009-12-31 Wolfram Kress Method for the exclusive preference of message telegrams

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5960001A (en) * 1997-06-19 1999-09-28 Siemens Information And Communication Networks, Inc. Apparatus and method for guaranteeing isochronous data flow on a CSMA/CD network
WO2000011820A1 (en) * 1998-08-19 2000-03-02 Path 1 Network Technologies, Incorporated Methods and apparatus for providing quality-of-service guarantees in computer networks
EP1388238B1 (en) 2000-11-24 2008-03-05 Siemens Aktiengesellschaft System and method for the parallel transmission of real-time critical and non real-time critical data via switched data networks, especially ethernet
US7460560B2 (en) * 2001-10-17 2008-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating an end-user of an isochronous cyclical communication system
DE102006021930B4 (en) * 2006-05-11 2009-12-31 Wolfram Kress Method for the exclusive preference of message telegrams
DE102008008881A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Communication system has Ethernet switching equipments and multiple communication terminals which are arranged in such way that data between Ethernet switching equipment and communication terminals are transferred in time-controlled manner

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Norm IEEE 1588

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121522A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Method for controlling machine tool used with e.g. printer, involves transferring telegrams to system unit via real-time bus over non-real time channel, and prioritizing telegrams relative to other telegrams, which are sent over channel
EP2675114A1 (en) * 2012-06-15 2013-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a network formation, a network arrangement and a network formation
US10491317B2 (en) 2012-06-15 2019-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a network arrangement, network system and network arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010027167B4 (en) 2012-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2594040B1 (en) Communication system and method for isochronous data transmission in real time
DE102018132290B4 (en) In-vehicle system, gateway, relay, non-transitory computer-readable medium storing a program, information processing method, information processing system and vehicle
DE102008018633B4 (en) Method, bus components and control system for Ethernet-based control of an automation system
DE102007004044B4 (en) Method and system for optimized transmission of data between a control device and a plurality of field devices
DE102010020446A1 (en) Automation device and method for accelerated processing of selected process data
EP2087646A1 (en) Device and method for manipulating communication messages
DE10220334A1 (en) Method and system for the transmission of data via switchable data networks
EP2961106B1 (en) Network, head subscriber and data transmission method
DE102007047248A1 (en) Method and device for manipulating communication messages
EP1509005B1 (en) Method and apparatus for transmitting data over a bus-network using broadcast
DE102019114303B3 (en) Method for detecting network participants in an automation network and automation network
EP3759871B1 (en) Master-slave bus system and method for operating a bus system
DE102010027167B4 (en) Communication system and method for isochronous data transmission in real time
DE102013210775A1 (en) A method of time synchronization in a communication network having a plurality of network nodes
DE10004425A1 (en) Network with subscriber device, esp. field device, enables transmitter, receiver transmission, reception time delays to be taken into account for time synchronisation
DE102010003248B4 (en) Method and device for processing data in a network of a vehicle
EP1436950B1 (en) User device for a high performance communication system
EP1819113B1 (en) Method for data transmission via data networks
DE102010052322A1 (en) Communication system for isochronous data transmission in real time, has rear-time controlled Ethernet-data network with communication devices which have synchronous timing circuit
WO2016037932A1 (en) Communication device, communication system and method for the synchronised sending of messages
EP2801915B1 (en) Adaptive interface for coupling of fpga modules
DE102017011458A1 (en) Subscriber of a bus system, method of operation and a bus system
DE10260807B4 (en) Transmission method for a time reference via a transmission medium and timer block corresponding thereto
DE102004050423A1 (en) Communication system and method for synchronizing the same
WO2015161870A1 (en) Device and method for filtering data packets in a communication network according to the profinet standard

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20121110

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee